Abfälle (wastes) umfassen heterogene Stoffströme, die aus Industrie, Landwirtschaft, Kommunen und Haushalten stammen. Für die Werkstoffwissenschaft sind sie vor allem als potenzielle Sekundärrohstoffe, Funktionsmaterialien und kritische Stoffquellen relevant.

Wichtige Kategorien sind u. a. landwirtschaftliche Abfälle und Biomasseabfälle (lignocellulosische Reststoffe als Ausgang für Biokohlen, Biopolymere und poröse Kohlenstoffmaterialien), metallurgische Schlacken (latent hydraulische oder puzzolanische Phasen, Metallträger), Rotschlamm aus der Aluminiumproduktion (Fe‑, Ti‑, seltene Erdoxide), Elektronikschrott und Batterieabfälle (kritische Metalle wie Li, Co, Ni, REE), Textil- und Lederabfälle (Polymerfasern, Kollagen, Füllstoffe) sowie Siedlungsabfallströme.

Werkstofftechnisch relevant sind:

(1) Charakterisierung: chemische Zusammensetzung, Phasenbestand, Mikrostruktur, Schadstoffinventar und Heterogenität bestimmen die Eignung als Sekundärrohstoff.
(2) Prozessierung: mechanische, thermische, chemische und biotechnologische Verfahren (z. B. Pyrolyse von Biomasse, hydrometallurgisches Recycling von Elektronikschrott, Aufbereitung von Schlacken zu Bindemitteln oder Zuschlägen).
(3) Funktionale Nutzung: Entwicklung von Zementersatzstoffen, Sorbentien, Katalysatorträgern, Elektrodenmaterialien oder Faserverstärkungen aus Abfallströmen.

Zentrale Herausforderungen sind Stoffstromtrennung, Qualitätskonstanz, Kontaminationskontrolle und Lebenszyklusanalyse. Im Kontext der Kreislaufwirtschaft verlagert sich der Fokus von der Beseitigung hin zum designgerechten Einsatz von Abfällen als Rohstoffquelle, was eine enge Kopplung von Prozesstechnik, Werkstoffdesign und regulatorischen Rahmenbedingungen erfordert.